Ea este privita ca o unitate morfofunctionala si genetica fundamentala a materiei vii.
Descoperirea celulei a fost realizata de Robert Hooke in anul 1665, care a studiat la microscop sectiuni din tulpina de pluta. In anul 1661, Marcello Malpighi constata ca organismele animale cat si vegetale sunt alcatuite din celule. Botanistul Schleiden si zoologul T. Schwann au fundamentat o teorie unitara celulara, recunoscand celula ca unitate structurala a materiei vii. C. Nageli a stabilit rolul procesului de diviziune in inmultirea celulei, iar R.L.C. Virchow elaboreaza teoria celulara in patologie potrivit careia celula nu poate proveni decat din celule preexistente.
Celula reprezinta o masa restransa de substanta vie, protoplasma, care in mod obisnuit contine citoplasma si nucleu sau material nuclear. Ea este delimitata de mediul ambiant prin membrana plasmatica. La plante celula prezinta in plus la exterior un perete celular format din celuloza sau chitina. Celula poate avea forme, dimensiuni si marimi variate si poate indeplini functii fundamentale si speciale.
In ceea ce priveste numarul lor, organismele pot fi uni sau pluri celulare. De fapt, ceea ce determina forma si proprietatile unui organism este numarul celulelor, diversitatea tipurilor, si dispozitia lor.
Forma celulelor poate fi sferica, cilindrica, alungita, prismatica, stelata, etc. Dimensiunile celulei variaza in functie de specie, de tesut, de cantitatea de informatie ereditara, la plante, de exemplu, variaza de la 0.2-2.5( (la bacterii) pana la 50 cm (la urzica chinezeasca); la animale de la 4( pana la 150 cm la unele celule nervoase masurate cu prelungirile lor.
Unele celule au functii deosebit de specializate: de exemplu capacitatea de contractie la muschi, de fotosinteza la plantele verzi,s.a.m.d. Ea e sediul proceselor vitale fundamentale: nutritia, respiratia, cresterea si reproducerea.
Membrana celulara e o structura specializata care limiteaza selectiv, cantitativ si calitativ, schimburile dintre mediul intra si extra celular, mentinand constant compozitia mediului intern.
In cintoplasma sunt localizate majoritatea functiilor celulei, ea fiind heterogena, cuprinzand o masa hialina fundamentala (matricea/hialoplasma) si un sistem de structuri, membrane, filamente, granule care reprezinta particule functionale sau organite: mitocondri, lizozomi, aparat Golgi, ribozomi-granulele lui Palade, reticul endoplasmatic, etc.
Nucleul este o structura indispensabila pentru viata celulei, fiind delimitat de exterior de membrana nucleara care cuprinde nucleoplasma si unele structuri refringente: nucleoli si cromatina din care sunt formati cromozomii. Celulele fara nucleu au o capacitate limitata de crestere si nu se divid.
Nucleul are rolul de sinteza replicativa proprie in vederea distribuirii lor in diviziune si sinteza a celulei. Functiile celulei ca: biosinteza, miscarea, generarea potentialului electric, autoreproducera, etc se realizeaza prin consum de energie rezultata din diferite reactii de oxido-reducere a substantelor organice, guvernata de enzime si alte substante acceptoare de atomi de H si O.
Diviziunea celulara si continuitatea genetica
Proprietatile fundamentale de crestere, de dezvoltare si de reproducere ale organismelor se realizeaza prin procesul de diviziune celulara. Componentele celulei asigura in cursul diviziunii transmiterea ereditara a caracteristicilor de la o celula la alta, de la un individ la altul si de la o generatie la alta.
Diviziunea celulara este directa (amitoza) si diviziune indirecta (mitoza).
Amitoza consta intr-un mecanism de separare a nucleului in doua parti aproximativ egale printr-o constrictie mediana sau fragmentare nucleara. In timpul amitozei nu au loc transformari in interiorul nucleului, ca urmare in timpul ei nu apar cromozomi si nici firele fusului de diviziune. Ea este caracteristica organismelor inferioare cum sunt ciliatele, unele protiste si unele tesuturi animale specializate. Celulele rezultate poseda cate un nucleu normal care le confera viabilitatea si capacitatea de a se diferentia.
La organismele evoluate pentru realizarea autoreproducerii integrale a celulei, exista un mecanism specializat, cu valabilitate universala la orice fiinta vie. Astfel nucleului i revine rolul de a asigura transmiterea caracteristicilor ereditare fapt ce se realizeaza in cursul diviziunii celulare: mitoza (diviziune nucleara indirecta - cariokineza) pentru celulele corporale sau somatice si meioza (diviziunea reductionala) in procesul de formare a gametilor. Nucleul se restructureaza complet ducand la diferentierea unor structuri specifice cu rol esential in ereditate.
Ciclul mitotic al celulei eucariote este reprezentat de o etapa metabolica (interfaza) si o etapa de diviziune nucleare si citoplasmatica. Diviziunea mitotica sau cariokineza se petrece intr-o celula cu o garnitura dubla de cromozomi (2n) determinand nasterea a doua celule identice in continut cu cea initiala. In interfaza celula are o intensa activitate de sinteza proteica si sinteza replicativa a moleculei de ADN, care constituie procesul esential al duplicarii cromozomale. La sfarsitul interfazei cromozomii sunt duplicati, fiind formati din doua cromatide. De asemenea are loc sinteza replicativa a diferitelor tipuri de ARN si a proteinelor precum si crearea unei rezerve de energie necesara pentru diviziune.
Mitoza sau cariokineza este forma superioara de diviziune celulara caracteristica tesuturilor corpului care poseda eucarion. Procesul incepe la nivelul nucleului prin individualizarea se continua cu diviziunea nucleului si se incheie prin diviziunea celulei. Denumirea de diviziune indirecta provine tocmai de la faptul ca diviziunea nucleului precede diviziunea celulei mama in cele doua celule fiice, identice in continut cu celula mama initiala.
Conventional diviziunea celulara a fost impartita in cinci faze: interfaza, profaza, metafaza, anafaza si telofaza.
Interfaza - faza cea mai lunga a ciclului celular. Au loc modificari de cromatina, cromozomii fiind complet despiralizati.
Profaza - faza in care in nucleul omogen se structureaza fire cromatice. Filamentele cresc in diametru devenind mai scurte, mai groase si distincte. Fiecare din aceste fragmente reprezinta un cromozom care are o structura dubla helicoidala datorita rasucirii cromatidelor, una in jurul celeilalte. In aceasta faza are loc disparitia nucleolilor reorganizarea lor avand loc la sfarsitul diviziunii. In aceasta faza, membrana nucleara se fragmenteaza, apar porii de diviziune, si a fusului de diviziune. Proteinele ce intra in alcatuirea fusului de diviziune sunt unite prin grupari bisulfitice. Dupa dezintegragrea membranei si formarea fusului de diviziune are loc dispunerea cromozomilor in placa ecuatoriala situata la jumatatea distantei dintre poli. Migrarea cromozomilor este controlata de fusul de diviziune, si de activitatea centromerului care asigura vehicularea cromozomului.
Metafaza- in metafaza cromozomii sunt duplicati, si se duplica regiunea centromerului si se formeaza placa ecuatoriala prin dispunerea cromozomilor intr-un singur plan perpendicular pe axa longitudinala a fusului de diviziune si are loc separarea cromozomilor-fii. Cariotipul (numarul, marimea si forma cromozomilor) are trasaturi caracteristice, fiind potrivit pentru analiza microscopica. Fiind singurele elemente permanente ale nucleului si aparand intr-un numar si morfologie constante, cromozomii asigura identificarea diverselor specii.
Anafaza- in aceasta faza are loc separarea si deplasarea spre cei 2 poli a cromozomiilor-fii rezultati din cele 2 cromatide ale cromozomului initial. Miscarea cromozomilor spre poli de-a lungul tubulilor continui ai fusului este controlata de centromer si are loc cu o viteza de 0.2-5(m/minut, formand la nivelul polilor cate o placa anafazica.
Telofaza- la cei 2 poli ai celulei cromozomii formeaza cate un nucleu separat pentru fiecare viitoare celula fiica, apoi au loc procese opuse profazei: cromozomii isi pierd individualitatea, se despiralizeaza si decondenseaza. Astfel, ia nastere un nucleu cu structura reticulata.
